Katalog

Cep telefonunuz ve dizüstü bilgisayarınızın sıra dışı becerileri: Veri iletişimi Prof. Dr. Murat Taylı (İstanbul Kültür Üniversitesi) B irinci bölümde, kablosuz iletişimin sayısal yöntemlerle yapıldığına ve iletişim ortamının zaman içinde bölüşüldüğüne değinmiştik. Bu süreci daha iyi anlayabilmek için, iletilenişlenen verilerin nitelik ve niceliklerine kısaca bakalım. Görüntü, ses içeren uygulamaları gerçek zamanlı olarak niteliyoruz. Bu uygulamaların elektronik posta, Internette tarama, bankacılık vb. işlemlerden farkı, kullanıcılara sanal süreklilik yaratma zorunlulukları. Bu da, verilerin sabit aralıklarla, sıralı ve kesintisiz olarak iletilip, işlenmesiyle sağlanıyor. Başkalarıyla paylaşılan iletişim ortamında yaşanan tıkanıklıklar, gecikmeler ses ve görüntüyü bozacağından, bu uygulamalarda zamanlama kritik bir etken. Verilerin niceliğine gelince, kullandığımız GSM cep telefonları, sesi sayısallaştırdıktan sonra sıkıştırmakta, oluşan 260 bitlik kümeler saniyede 50 kez iletmektedir (“bit” ikili tabanda “0” ya da “1” değerini alan basamak birim). GSM sistemlerinin kullandığı 50 x 260 ~13 000 bit/sn. hız, internet telefonculuğunda kullanılan yaklaşık 5 000 bit/sn. hızın üstünde, geleneksel kablolu sistemlerdeki 64 000 bit/sn’nin çok altındadır. Bilgisayarlara gelince, yaygın adıyla WiFi ürünleri olarak bilinen IEEE 802.11b,g radyo alıcı vericileriyle: 11 milyon bit/sn den başlayarak beş kat hıza kadar iletişim yapmak kuramsal olarak mümkün. Uygulamada ise, bu kapasitenin tümünün kullanıcıya atanmaması; verilerin parçalara bölünmesi; “ileti doğru alındı” yanıtı gelene kadar beklenmesi; oluşan hatalarda tekrar gönderim gibi nedenlerle toplam başarım yaklaşık on kat kadar azalır. VERİ İLETİŞİM HIZI NASIL ATAR? Boşlukta yaklaşık 300,000 km/sn. hızında yayılan elektromanyetik dalgaların taşıdığı veri miktarı, bu araca birim zamanda ne kadar bilgi yükleyip boşaltabildiğimize bağlı. İletişim hızını arttırmada başvurulan ilk yöntem, hızlı konuşurken yaptığımız gibi, sözcüklerin süresini kısaltmaktır. Örneğin, 5 bit/sn. hızda yapılan bir iletişimde, her bit 0.2 saniye süreyle yayımlanırken (Çizim 2.a), hızı megabit (106) ya da gigabit (109) düzeyine çıkarmak için, birim sinyal (simge) süresini saniyenin milyonda ve milyarda birine indirmek gerekir. Ancak, süre azaldıkça simgelerin izlenmesi giderek güçleştiğinden bu yöntemle doğal bir üst sınıra ulaşılır. Hızı arttırmada kullanılan ikinci yöntem, iletilen birim sinyallere daha fazla bilgi yüklemektir. Simgeleri taşıtlara, verileri de yolculara benzetirsek, araçtaki yolcu sayısını arttırarak, trafik yoğunluğunu değiştirmeden, daha fazla yolcu (veri) taşımak olanaklıdır. Bunu Türkçe yazımda “ç“ ve “ş“ harfleriyle bir ölçüde yapıyoruz. Batı dillerinde “ch“ ve “sh“ ile iki harfle yazılan bu sesleri bir harfle göstermek için alfabemize iki simge eklenmiştir. Benzer biçimde verileri iki bitten oluşan kümelere ayırıp, her birini bir simgeyle göstermek olanaklıdır (Çizim 2.b). İletişim hızı, simgenin taşıdığı bit sayısı oranında, çizim 1.a’ya göre iki kat, artacaktır. Bu yöntemde sinyalin genlik dışındaki frekans ve faz gibi özellikleriyle de oynayarak, kümeleme kat sayısını arttırmak olanaklıdır. Ancak, “n” bit taşıyan bir simge oluşturmak için 2n sayıda simge yaratmak gerektiğinden, alıcıvericilerin daha karmaşık ve duyarlı, hatalara daha dayanıklı üretilme sorunu ortaya çıkmaktadır. İletişim hızını arttırmada kullanılan üçüncü yöntem, verileri birçok kanaldan a) İletişim hızı=5 simge/sn x 1bit/sn=5 bit/sn aynı anda iletmektir. Ancak, kullanılan alıcıverici sayısının kanal sayısı kadar artmasının yanı sıra, gereken frekans bantlarının da kısıtlı olması bu yöntemi de sınırlar. Şimdi, bu yöntemlerin bilgisayarlarda nasıl uygulandığını bir benzetme yaparak özetleyelim. Bilgisayarınızdaki WiFi vericinin 52 tuşlu bir piyano olduğunu düşünün. Yetenekli piyanistinizin (IEEE 802.11a ve g standardındaki ürünler) 52 parmağı olduğunu, tuşlara 4 ayrı kuvvette (genlikte) basabildiğini, vuruşları 16 tür gecikme (faz) ile çok duyarlı biçimde yapabildiğini varsayın. Piyanonuzun her tuşu: “4 genlik” x “16 b) İletişim hızı=5 simge/snx2bit/simge=10 bit/sn fazın” karşımı olan 64 ayrı ses (simge) çıÇizim 2 İletişim hızısimge bit yükü ilişkisi karacaktır. Yukarıda tanımlanan “simgebit sayısı” ilişkisi uyarınca (64 = 26), her vuruş kadar inen bu kuramsal hız, iletişim ortamı ve koşullara 6 bitlik veri taşır. 52 tuşa birlikte basıldığında 52 x 6 = bağlı olarak on kata varan oranda düşecektir. 312 bitlik veri kümesi eşzamanda yollanır. Piyanistin Konunun ilginç yönü ise, bu becerikli piyanisti dintuşlara saniyede 250 000 kez basabilen olağanüstü bir leyenlerin (alıcılar) çok daha yetenekli olmalarıdır. yorumcu olduğunu da eklersek, iletişim hızı 250 000 x Piyanistin, önündeki notalara (veriler) bakarak, tuşlara 312 = 78 milyon bit/sn. olacaktır. doğru ve zamanında basması yeterlidir. Alıcının ise Ancak bu brüt bir hızdır, çünkü piyanist parmak karışarak gelen, gürültü ve çevresel koşullardan etlarının 4 tanesini tempo tutmada kullanırken, iletilen kilenip bozulan sinyalleri algılaması, doğru yorumverilerilere en az % 25 oranında özel bilgi (hata düzel laması, bir sonraki bölümde inceleyeceğimiz, sıra dışı tici kod) katmaktadır. Sonuçta 54 milyon bit/sn ye bir süreçtir. Güneş enerjisi, elektrik enerjisine göre on misli temiz Güneş hücreleriyle elde edilen elektrik, normal elektrikle atmosfere yayılan emisyonu %90 düşürmekte. Sonuç Brookhaven Ulusal Laboratuarı'nda Vasilis Fthenakis yönetiminde çalışan bilim insanlarına ait. Araştırmacılar üretim sırasında oluşan sera gazı, ağır metal, nitrik oksit ve kükürtdioksit oranıyla birlikte fotovoltaik modüllerden otuz yıl içinde yayılan emisyonu incelemişler. Bu çalışma sırasında modüllerin gövdesi ve kablo bağlantıları da dikkate alınmış. Ayrıca Avrupa ve Amerika'daki on üç güneş hücresi üreticisinin 20042006 yılları arasındaki emisyonu ölçülmüş. Çevreye en duyarlı olanlar kadmiyumtelluritten üretilen ince tabakalı güneş hücreleri. Üretim sırasında çıkan emisyonun otuz yıllık kullanım süresine göre hesaplanması sonucunda, modüllerin, mükemmel işleyen filtrelere sahip kömür santraline kıyasla bir kilovat saat başına 90300 misli daha az kadmiyum oluşturduğu ortaya çıkmış. Düşük enerji sarfiyatına rağmen ince tabakalı hücrelerle, bildik silisyum modüllerine göre daha iyi randıman elde edilmekte. Bilim insanları fotovoltaik modüllerle, halihazırdaki emisyonun yüzde 89 azalacağını söylüyorlar. CBT 1094 / 17 7 Mart 2008